[发明专利]BCCP2基因及其在提高植物及藻类油脂含量方面的应用

说明书

技术领域

本发明涉及BnaA.BCCP2.a基因，包含其的表达载体及高等植物和藻类，及其提高植物种子和藻类的油脂含量的应用。 

技术背景

油菜是我国重要的油料作物，在过去的30年里，油菜仅次于大豆和油棕，已经成为世界上第三大油料作物。我国是油菜种植面积最大的国家，种植区域极为广泛，遍及全国各地，总产量居世界第一。油菜的油脂合成是一个非常复杂的多因素多基因控制的数量性状。前人通过采用常规育种的方法，已经得到含油量具有较大差异的油菜品种。但是随着生物技术的迅猛发展，利用基因工程进一步提高油菜油脂含量是改良油菜的又一重要手段。 

微藻能源作为生物能源领域的战略储备，目前已引起国内外高度重视。它具有产能大、无污染、可再生、易培养、含有较多的脂类物质等优点。同时把它转化为生物燃料的效率较高，也具有较大的食用和化学利用价值。由于以上多方面的优势，微藻被认为是当今最有开发前途的能源之一【1】。小球藻是一种单细胞真核藻类，具有繁殖速度快、无性生殖、易培养、可以进行光自养培养、也可以进行无光照的异养培养、可规模化生产等特点，所以，小球藻是进行能源微藻研究的一个潜在的理想材料【2】。基因工程技术已被广泛应用于作物改良，并取得了许多显著的成效。而通过基因工程技术提高真核藻类总的油脂含量的研究报道很少【3】。根据在植物中的研究经验，通过基因工程技术来提高藻类的油脂含量的研究是一个不可回避的课题。 

生物体中ACCase有2种类型。一种是异质型(heteromeric)，其包含4个亚基，即生物素羧化酶(biotin carboxylase，BC)、生物素羧基载体蛋 白(biotin carboxyl carrier protein，BCCP)以及羧基转移酶(carboxyltransferase，CT)的2个亚基α-CT和β-CT【4-7】。另一类ACCase称为同质型(homomeric)，与异质型ACCase不同的是同质型ACCase的各功能域融合成一条多肽链，具有一个分子量为220-260kD的生物素包含亚基【8】，存在于酵母【9-10】、藻类【11】、动物【12-13】以及植物【14-17】的胞质溶胶中。这类单亚基ACCase含有3个功能域，在序列上对应于异质型ACCase的BC、BCCP、α-CT和β-CT。两种不同类型的ACCase在脂肪酸的合成中有不同的作用，异质型ACCase催化产生的丙二酰辅酶A用于脂肪酸的从头生物合成，而同质型ACCase催化产生的丙二酰辅酶A则用于脂肪酸链的延伸及类黄酮许多次生代谢产物的合成【18-19】。已经证明，异质性ACCase是脂肪酸生物合成的关键酶或限速酶，是碳流进入脂肪酸生物合成的重要调控位点【20-23】。由于ACCase是脂肪酸生物合成的限速酶，人们期望能通过超量表达ACCase基因提高油料作物的种子含油量。Gengenbach等发现在早期种子发育过程中ACCase基因表达量的增加与种子成熟时含油总量增加具有相关性【24】。Sellwood等通过反义表达技术抑制油菜同质型ACCase的活性，获得的转基因植株成熟种子的含油量显著低于对照【25】。Ohlrogge等将油菜种子贮藏蛋白napin特异性表达启动子连接到拟南芥同质型ACCase基因上，将其转入油菜中，获得的转基因植株T₁代成熟种子的脂肪酸含量增加了5％，T₂代脂肪酸含量增加了5-6.5％【26】。由于异质型ACCase由4个亚基组成，同时转化植物或小球藻比较困难。BCCP亚基是生物素羧基载体蛋白，负责在生物素羧化酶与羧基转移酶之间转运分子，在异质型ACCase行使功能的过程中起到桥梁的作用。目前尚未检索到来自油料作物甘蓝型油菜的编码BCCP2亚基的基因转化植物或小球藻并提高其油脂含量的研究【27】。本发明发现来源于甘蓝型油菜编码BCCP2亚基的BnaA.BCCP2.a基因转入植物和藻类后，可以使植物种子和藻类的油脂含量显著提高。 

发明内容

本发明的一方面提供了异质型乙酰辅酶A羧化酶的生物素羧基载体蛋白亚基BCCP，其氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。 

本发明的另一方面提供了编码所述异质型乙酰辅酶A羧化酶的生物素羧基载体蛋白亚基BCCP的基因。优选地，其为来源于甘蓝型油菜的DNA片段的BnaA.BCCP2.a，其核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。